同濟大學教授詳解地球物理勘探的來龍去脈

　　經過整整60天的運行，南海天然氣水合物（即可燃冰）試采7月10日關井，藍鯨I號鉆井平臺目前已經回到母港—煙臺。據悉，本次試采累計產氣超過30萬立方米，首次取得了持續(xù)產氣時間最長、產氣總量最大、氣流穩(wěn)定、環(huán)境安全等多項重大成果，創(chuàng)造了產氣時長和總量的世界紀錄，標志著我國成為全球第一個實現在海域可燃冰試開采中獲得連續(xù)穩(wěn)定產氣的國家。

7月9日，試采結束并關井

　　可燃冰勘探始于上世紀90年代

　　什么是可燃冰，在南海它是如何被發(fā)現的？帶著一系列的問題，我們找到海洋學院的耿建華教授。

　　耿建華介紹，可燃冰的學名為天然氣水合物，是一種分布在深海沉積物或陸域凍土中的白色固體物質，主要由水分子和烴類（烴類化合物是碳與氫原子所構成的化合物）氣體分子組成，其中甲烷占80%～99.9%?？扇急詡涫懿毮?，和人類社會面臨的能源危機以及全球環(huán)境變化有關。一旦石油、天然氣等常規(guī)化石能源枯竭，可燃冰被認為是理想的替代能源；同時，可燃冰和常規(guī)化石能源相比是一種環(huán)境友好的烴類資源，是一種高效清潔、儲量巨大的新能源，也是和國家利益密切相關的戰(zhàn)略資源。

可燃冰固態(tài)樣貌

　　上世紀90年代末，馬在田院士領導下的反射地震學課題組就開始了海底可燃冰地球物理勘探方法與技術研究。2001年國家863計劃“海洋資源開發(fā)技術”課題將“海洋天然氣水合探測技術”列入資助項目名單，由廣州海洋地質調查局與同濟大學等多家單位組成的課題組聯合開展攻關。

　　同濟大學研究團隊用地震物理模擬與數值模擬方法研究了地震波在含天然氣水合物沉積地層中的傳播規(guī)律和特征、地震波傳播速度與含天然氣水合物飽和度之間的關系等，利用地震反演方法（由地震信息得到地質信息的過程，包括疊前反演、疊后反演等方法）獲得了含天然氣水合物沉積地層的地震波速度異常結構，從而識別天然氣水合物賦存分布。

　　按照這一技術路徑展開的研究發(fā)現，南海北部的東沙、神狐、西沙一帶蘊藏著較為豐富的可燃冰資源。

　　2007年廣州海洋地質調查局用鉆探直接證實了南海水合物的存在，并初步估算了可燃冰的地質儲量及其開采價值，隨后聯合國內多家單位，研究開采中的關鍵技術難題。

可燃冰開采

　　可燃冰的規(guī)?；B續(xù)開采還有很多問題要解決

　　耿建華說，海洋天然氣水合物儲層性質與和石油天然氣儲層性質差異很大，石油天然存儲在固結巖石孔隙空間中，而天然氣水合物一般以塊狀、脈狀、結核狀或者散點狀分布在未固結的海底沉積物中，這種特殊的賦存條件使得其開采難度相當大，國際上首先嘗試試開采的日本就未能獲得長時間產氣。

　　海洋天然氣水合物的開采首先存在安全風險，開采可能會導致海底滑坡等海底地質災害；其次是全球環(huán)境變化問題，可燃冰雖然號稱是綠色烴類資源，但其開采過程卻可能面臨破壞環(huán)境的風險。業(yè)內不少人擔心，如果開采過程中穩(wěn)定性控制不當，就可能導致天然氣水合物失穩(wěn)而大量分解，分解的甲烷氣體擴散至大氣中，增加了大氣的溫室效應，從而可能加速全球變暖。中國石油網刊文說，如果目前全球埋藏的可燃冰全部分解擴散到大氣中，地球平均氣溫將在10年內上升4℃，其后果將是災難性的。

　　雖已初戰(zhàn)告捷，但商業(yè)化開采還在路上

　　耿建華說，這次南?？扇急倪B續(xù)60天試開采成功，是中國海洋人20多年持之以恒、鍥而不舍的探索與攻關的成果。他說，試開采成功與近年來國家大力實施的海洋強國戰(zhàn)略與高強度投入密切相關。

　　我國的深潛、深海鉆井與油氣開發(fā)平臺建造技術，通過這些年的刻苦攻關，已經步入世界前列。5月中旬開始，中國開采可燃冰使用的藍鯨I號鉆井平臺，在距離珠海320公里的神狐海域展開作業(yè)，100多米高的平臺被蔚藍的大海環(huán)抱，可燃冰試采點燃的橘紅色火焰熊熊燃燒，景象非常壯觀。這個看似普通的海上油氣開采平臺是全球首座第七代雙井架、半潛式鉆井平臺，其工作原理藏著中國六大技術體系、二十項關鍵技術，都是自主創(chuàng)新的成果。它把開采可燃冰固體變成了開采氣體，在原位通過降壓把水合物中的甲烷釋放出來，直接采甲烷，同時全程都確保可控，不會引發(fā)海底甲烷泄漏。

　　可燃冰開采除了技術風險、環(huán)境等問題外，還存在經濟效益的問題。耿建華表示，這次擔任開采任務的海上平臺一天的維持費用需要數百萬元，按照一立方天然氣2元計算，可燃冰開采每天至少要數百萬方以上，才能維持平衡。要想盈利，實現可燃冰的經濟開采是個不小的問題。他說，有統計顯示，世界各大洋中，天然氣水合物總資源量大約相當于全球已知煤、石油和天然氣總儲量的兩倍，可供人類使用數百年，但經濟便捷高效地獲得卻是必須攻克的課題。

　　耿建華說，要完成從可燃冰的試開采到商業(yè)性開采正如從工程樣品到市場商品的飛躍，需要我們這些科學工作者在海洋基礎科學和工程技術、裝備領域等多個層面上，做更多深入的研究。比如，能否在開采天然氣水合物的過程中用二氧化碳置換，即將沉積物孔隙中的天然氣水合物開采出來，同時將二氧化碳存放于沉積物孔隙中，形成二氧化碳水合物，一方面可避免開發(fā)可燃冰引起的海底滑坡地質災害，另一方面封存人類活動排放的二氧化碳，降低大氣溫室效應，一舉兩得。

　　資料顯示，我國南海預計有680億噸油當量的可燃冰。可燃冰的開采必須繼續(xù)探索，出于配合這項工作的需要，同濟大學反射地震組最近又參與完成了新的地震勘探方法的研究，利用海底四分量地震儀記錄豐富的地震信息，有望更有效、更精確探測海底天然氣水合物。

　　據悉，旨在摸清南海深水油氣潛力，我校海洋資源研究中心暑假期間主辦了南海深水油氣發(fā)展戰(zhàn)略研討會，邀請國土資源部油氣戰(zhàn)略研究中心、中海油、同濟大學海洋與地球科學學院等有關專家20余人參會。會上，專家們就南海深水油氣勘探進展和發(fā)展形勢作了專題報告，與會專家還就促進深水油氣發(fā)展的體制改革和政策建議進行了深入的討論，會議取得了豐碩的成果。該中心特聘教授、中海油總地質師朱偉林表示，本次研討會開啟了由同濟大學海洋資源研究中心牽頭，政府、企業(yè)和高校三方合作進行深水油氣發(fā)展戰(zhàn)略研究的新模式，同時也充分發(fā)揮了同濟大學多學科交叉的突出優(yōu)勢。